【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部件，進(jìn)而減小了主軸箱的占用空間，提高了轉(zhuǎn)換頻率和傳動(dòng)效率。主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出特性和電動(dòng)機(jī)的完全一致，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響大。[2]第4章 主軸的設(shè)計(jì) 選材XK714數(shù)控銑床主軸采用電主軸。在高速、高溫條件下工作，必須具有良好的高溫力學(xué)性能，常用40CrNi、38CrMoALA等合金結(jié)構(gòu)鋼。[4] 所以電主軸初選40CrNi合金調(diào)質(zhì)鋼。40CrNi合金調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)參數(shù)為：強(qiáng)度極限 =980Mpa，屈服極限=785MPa，彎曲疲勞極限=500Mpa，扭切應(yīng)力=80Mpa,材料和承載常數(shù)C=100。 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸和，主軸內(nèi)徑直徑d,主軸前端懸伸量a和主軸主要支承間的跨距L。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。 主軸前軸頸的選取一般按機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑（）選取。銑床的直徑≈（）。表 Xk714型數(shù)控銑床的無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為15kW,： （2）所以查上表得=100mm, ===85mm,但由于主軸內(nèi)孔太大，對(duì)主軸剛度有影響，故=95mm。 主軸內(nèi)徑孔直徑d的確定很多機(jī)床的主軸是空心的，內(nèi)徑與其用途有關(guān)。而XK714數(shù)控銑床主軸內(nèi)孔用于拉桿來(lái)拉緊刀桿。為了不過(guò)多地削弱主軸的剛度，主軸孔徑可比刀具拉桿直徑大510mm。主軸內(nèi)孔直徑在一定范圍內(nèi)對(duì)主軸剛度影響很小，若超出此范圍側(cè)能使主軸剛度急劇下降。由材料力學(xué)可知，剛度K正比于截面慣性距I，它與直徑之間有下列關(guān)系，即 （3），所以由上式得：即 d=36mm式中 ，——空心主軸的剛度和截面慣性矩； K，I—實(shí)心主軸的剛度和截面慣性矩。一般，對(duì)剛度影響不大；若＞，將剛度急劇下降。 主軸前段懸伸量a的確定主軸前端懸伸量a是指主軸前端面到前軸頸向支反力作用中點(diǎn)的距離。它主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)、前支承軸配置和密封裝置的形式和尺寸，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。由于前端懸伸量對(duì)主軸部件的剛度、抗振性的影響大，因此在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量宿短該懸伸量。在本設(shè)計(jì)中，主軸前端懸伸量a由套杯的壁厚，主軸蓋的壁厚e以及懸伸部分構(gòu)成。由設(shè)計(jì)好的軸承套杯得壁厚=20mm,主軸的壁厚e=20mm, 初選25mm。所以 a =+ e + （4）=20+20+25=65mm 主軸主要支承跨距L的確定合理確定主軸主要支承間的跨距L，是獲得主軸部件最大剛度的重要條件之一。支承跨距過(guò)小，主軸的彎矩變形固然較小，但因支承變形引起主軸端的位移量增大，反之，支承跨距過(guò)大，支承變形引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎矩變形和支承變形引起主軸端較大的位移。一般最（2︿）a (5)但由于結(jié)構(gòu)上的原因，主軸主要支承間的實(shí)際跨距L往往大于最佳跨距。 在本設(shè)計(jì)中，主軸主要支承的跨距L由無(wú)級(jí)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的中心高h(yuǎn),定位環(huán)的長(zhǎng)度所確定。由已設(shè)計(jì)好的電動(dòng)機(jī)可知h=210mm, =25mm。 所以 L = h + 2 (6)=210+225=260mm綜上所述，主軸總長(zhǎng)由前主軸前段懸伸量a, 后主軸前段懸伸量a1,軸套，前軸承寬度B，后軸承寬度B1，主軸主要支承跨距L構(gòu)成。即 = a + a1 + + 3B + 2B1 + L (7) = 65+65+40+324+224+260 =520mm圖 主軸總體尺寸 電主軸的強(qiáng)度及剛度校核計(jì)算(1)強(qiáng)度校核計(jì)算 （7）====切應(yīng)力，與小于許用切應(yīng)力，說(shuō)明軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合要求。（2）剛度校核計(jì)算= （8）==9665===6446= （9）==rad==rad =rad由此得軸的總扭矩角為=+ （10）=+=radAB段的扭轉(zhuǎn)角變化率為 BC段的扭矩角變化率為AC段總的扭轉(zhuǎn)角變化率為由此可見(jiàn)，該軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合要求。第5章 軸承的設(shè)計(jì) 主軸的支承設(shè)計(jì)目前，數(shù)控銑床主軸軸承配置的主要形式有3種。① 前、后支承采用不同的軸承。如（a）圖所示為數(shù)控機(jī)床前支承采用雙列短圓滾子軸承和60176。角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用成對(duì)向心推力軸承。此種結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床，其綜合剛度高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求。② 前支承采用多個(gè)高精度向心推力球軸承。圖（b）所示為前支承采用多個(gè)高精度向心推力球軸承，這種配置具有良好的高速性能，但它的承載能力較小，適用于高速輕載和精密數(shù)控機(jī)床。③ 前、后支承采用單列和雙列圓錐滾子軸承。如圖（c）所示為前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承，其徑向和軸向剛度很高，能承受重載荷。但是這種結(jié)構(gòu)限制了主軸最高轉(zhuǎn)速，因此適用于中等精度、低速、重載數(shù)控機(jī)床。圖 數(shù)控銑床主軸軸承的裝配形式 軸承的選用對(duì)于本設(shè)計(jì)，XK714數(shù)控銑床主軸軸承配置選用前支承采用多個(gè)高精度向心推力軸承，后支承采用深溝球軸承的形式。由已設(shè)計(jì)的前、后軸頸可知，前、后軸承的內(nèi)徑分別是=100mm，=95mm。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求主軸的徑向切削力為=10000N，軸向切削力為=7000N, 使用壽命為=5000h。所以初選軸承內(nèi)徑精度都是5級(jí)。前軸承7020C一組（3個(gè)），后軸承6019一組（2個(gè)）。前、后軸承度采用脂潤(rùn)滑，其極限轉(zhuǎn)速為4800r/min。 軸承的校核（1）計(jì)算前、后軸承徑向載荷、和軸向載荷、由 3= (11)3+2= (12)得3328 =43510000解得=4421N=1631N因?yàn)榍拜S承是角接觸向心球軸承，后軸承是深溝球軸承，所以前軸承承受軸向載荷相對(duì)較多，若=2500N，則=1000N。（2）后軸承的校核①計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷因?yàn)樵撓蛐妮S承承受和的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷，計(jì)算時(shí)用到徑向系數(shù)X、軸向系數(shù)Y要根據(jù)值查取，而是軸承的徑向額定靜載荷。所以 == (13)查表1611 [1]得：X =，Y= 所以得： =X+Y (14)=1631+1000=2903N即軸承在=1631N和=1000N作用下的使用壽命，相當(dāng)于在純徑向載荷為2903N作用下的使用壽命。②計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷值由式 = (15)上式中=（查表169）；=1（查表168），[1] 所以得： ==35179N因?yàn)樗x的6019軸承，其=57800N＞35179N；=50000N，故6019軸承符合使用要求。（3）后軸承的校核①先計(jì)算軸承的軸向力由表1612查得軸承的內(nèi)部軸向力為： = (16)=4421=3006N 即 =+ (17)=3006+2500=5506N②計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 由表1611查得e=，而 ==＞查表得X=，Y=。故當(dāng)量動(dòng)載荷為： =X+Y=4421+5506=6272N③計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷 由式= （18）因受中等沖擊載荷，查表169得=；查表168得=1。[1]所以得： ===76005N因?yàn)樗x7020C軸承，其=79200N＞76005N，=78500N，故7020C符合使用要求。選用的軸承如下圖所示。圖 前軸承圖 后軸承第6章 零件圖的設(shè)計(jì) 零件圖的作用 反映設(shè)計(jì)者的意圖，是設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門組織設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的重要技術(shù)文件。表達(dá)機(jī)器（